Формула оксиду – як її скласти? Як утворюються оксиди? Розберемо утворення оксидів під час взаємодії простих речовин із киснем та навчимося визначати індекси за ступенями окиснення. На прикладах MgO, Na₂O, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃ і SO₃ розглянемо метод хрестика, перевірку формули та скорочення індексів. Матеріал для учнів 8 класу.
Раніше ми з’ясували, що оксиди — це складні речовини, утворені двома хімічними елементами, один із яких — Оксиген. Ми вже можемо впізнати оксид за формулою. Але звідки беруться самі формули? Чому Магній утворює MgO, Натрій — Na₂O, а Алюміній — Al₂O₃?
Сьогодні навчимося складати формули оксидів самостійно.
Як утворюються оксиди
Один зі способів утворення оксидів — взаємодія простих речовин із киснем.
Наприклад, під час горіння магнію:
2Mg + O₂ → 2MgO
Магній сполучається з Оксигеном — утворюється магній оксид MgO.
Карбон під час повного згоряння утворює CO₂:
C + O₂ → CO₂
А під час горіння сірки утворюється переважно SO₂:
S + O₂ → SO₂
Отже, багато оксидів можна отримати за схемою:
проста речовина + кисень → оксид.
Але це лише один зі способів. Оксиди можуть утворюватися і в інших реакціях, які ми розглянемо пізніше.
Формула оксиду – як її правильно скласти
Тепер головне: як скласти формулу оксиду?
Для цього використаємо ступені окиснення. В оксидах, які ми зараз розглядаємо, Оксиген має ступінь окиснення −2. А оскільки сполука електронейтральна, сума ступенів окиснення всіх атомів у її формулі дорівнює нулю.
Почнемо з Магнію. Він має ступінь окиснення +2, Оксиген — −2:
(+2) + (−2) = 0
Отже, потрібен один атом Магнію та один атом Оксигену:
MgO
Тепер Натрій. Його ступінь окиснення +1. Одного атома Na недостатньо, щоб сума з −2 дорівнювала нулю. Тому беремо два атоми Натрію:
2 · (+1) + (−2) = 0
Отримуємо:
Na₂O
З Алюмінієм складніше. Алюміній має +3, Оксиген −2. Найменше спільне кратне чисел 3 і 2 — 6.
Два атоми Al дають:
2 · (+3) = +6
Три атоми O:
3 · (−2) = −6
Тому формула:
Al₂O₃
Формула оксиду – метод хрестика
Щоб не виконувати такі розрахунки щоразу, можна скористатися методом хрестика. Записуємо Al і O та їхні ступені окиснення: +3 і −2. Число 3 переносимо до Оксигену як індекс, а число 2 — до Алюмінію:
Al₂O₃
Знаки «+» і «−» у формулу не переносимо.
Перевіримо на Літії. Літій має +1, Оксиген −2. Метод хрестика дає:
Li₂O
Перевірка:
2 · (+1) + (−2) = 0
Формула правильна.
Але тут є важливе правило: індекси записують у найменшому цілочисельному співвідношенні.
Наприклад, Магній має +2, а Оксиген −2. Після механічного перенесення чисел можна отримати Mg₂O₂. Але обидва індекси скорочуються на 2, тому правильна формула:
MgO, а не Mg₂O₂.
Особливо уважними потрібно бути з елементами, які мають кілька ступенів окиснення.
Наприклад, Ферум утворює два поширені оксиди:
FeO — Ферум має ступінь окиснення +2;
Fe₂O₃ — Ферум має ступінь окиснення +3.
Перевіримо Fe₂O₃:
2 · (+3) + 3 · (−2) = 0
А для FeO:
(+2) + (−2) = 0
Це різні речовини, тому для елементів зі змінним ступенем окиснення потрібно знати, який саме ступінь мається на увазі.
Формула оксиду – простий алгоритм складання
Отже, маємо простий алгоритм складання формули оксиду:
- Записуємо символ елемента та Оксигену.
- Визначаємо їхні ступені окиснення.
- Підбираємо індекси так, щоб сума ступенів окиснення дорівнювала нулю.
- Якщо індекси можна скоротити — скорочуємо.
- Перевіряємо отриману формулу.
Отже, сьогодні ми дізналися, що багато оксидів утворюються під час взаємодії простих речовин із киснем, і навчилися складати їхні формули.
Головне правило:
сума ступенів окиснення всіх атомів у нейтральній сполуці дорівнює нулю.
Метод хрестика допомагає швидко знайти індекси, але отриманий результат потрібно перевірити й за потреби скоротити.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Шкільна хімія“.